Možemo li iskoristiti energiju crne rupe? - Fabio Pakuči

Pogledajte celu lekciju na: https://ed.ted.com/lessons/could-we-harness-the-power-of-a-black-hole-fabio-pacucci

Zamislite daleku budućnost u kojoj će ljudi dospeti dalje od Zemlje, podići gradove na planetama udaljenim hiljadama svetlosnih godina i održavati galaktičku mrežu trgovine i transporta. Šta je tačno potrebno da napravimo taj korak? Odakle bismo crpeli energiju dovoljnu da je cela civilizacija koristi? Fabio Pakuči istražuje mogućnost da se iskoristi energija crne rupe za napajanje galaktičke civilizacije.

Lekciju priredio Fabio Pakuči, režirao TOTEM Studio.

Zamislite daleku budućnost u kojoj će
ljudi dospeti dalje od naše planete,

podići gradove na planetama
udaljenim hiljadama svetlosnih godina

i održavati galaktičku mrežu
trgovine i transporta.

Šta je tačno potrebno da naša
civilizacija napravi taj korak?

Treba obratiti pažnju na mnogo toga -
kako bismo komunicirali?

Kako bi funkcionisala galaktička vlada?

I najvažnije od svega:

odakle bismo crpeli energiju
dovoljnu da je cela civilizacija koristi -

za industriju, procese teraformiranja
i svemirske brodove?

Astronom pod imenom
Nikolaj Kardašev tvorac je skale

koja meri nivo napretka civilizacije
spram njenih zahteva za energijom.

U civilizaciji tipa 1,
u kojoj se trenutno nalazimo,

izvori goriva na planeti,
kao što su fosilna goriva,

solarne ploče i nukearne elektrane

su dovoljni da potkrepe potrebe
ostalih planeta u sklopu solarnog sistema,

ali ne mogu da urade više od toga.

Za civilizaciju tipa 3,
koja je dostigla poslednju fazu,

napredovanje na galaktičkoj skali
zahtevalo bi oko 100 milijardi puta

više energije nego čitavih 385 jotadžula
koje sunce ispusti svakog sekunda.

Ako izuzmemo buduća otkrića u fizici,

postoji samo jedan
odgovarajući izvor energije:

supermasivna crna rupa.

Nije logično da posmatramo
crnu rupu kao izvor energije,

ali ona je upravo to,
zahvaljujući akrecionom disku:

kružnoj, ravnoj strukturi koja se stvara
kada materija uđe u horizont događaja.

Da bi se održao moment impulsa,

čestice ne upadaju naglo u crnu rupu.

Umesto toga, one lagano kruže oko nje.

Kako je gravitaciono polje
crne rupe izuzetno jako,

čestice pretvaraju
potencijalnu energiju u kinetičku

što se više približavaju
horizontu događaja.

Interakcije čestica omogućavaju
kinetičkoj energiji

da se širi

neverovatnom brzinom:

Šest posto za nerotirajuće crne rupe
i do 32 posto za rotirajuće.

Ovo znatno nadmašuje nuklearnu fisiju,

koja je trenutno najefikasniji
i najdostupniji način

da se energija oslobodi iz mase.

Fisija pretvara samo 0.08 posto
uranijuma u energiju.

Odgovor na pitanje kako iskoristiti
energiju leži u pojmu

znanom kao Dajsonova sfera,
koji je osmislio fizičar Friman Dajson.

Dajson je 1960-ih predložio
da bi napredna svetska civilizacija

mogla da napravi veštačku sferu
oko glavne zvezde,

skupljajući tako svu njenu energiju
da bi zadovoljila svoje potrebe.

Sličan, mada umnogome komplikovaniji plan

mogao bi u teoriji da se
primeni i na crnu rupu.

Kako bi proizvela energiju, crnu rupu
je neophodno konstantno "hraniti" -

zbog toga ne bi bilo dobro
prekriti je sasvim sferom.

Čak i da se to uradi, mlazevi plazme
koji izbijaju sa polova

mnogih supermasivnih crnih rupa

razneli bi na komadiće bilo koju stvar
koja im se nađe na putu.

Baš zbog toga, bilo bi bolje napraviti
nešto nalik Dajsonovom prstenu,

sastavljenom od ogromnih kolektora,
kojima se upravlja na daljinu.

Oni bi kružili oko crne rupe,

na primer po ravni akrecionog diska
ali malo dalje od nje.

Te naprave bi mogle da koriste
ploče slične ogledalu

kako bi prenele sakupljenu energiju
do nuklearne elektrane

ili akumulatora gde bi se ona čuvala.

Ti kolektori bi morali da imaju
precizno određen poluprečnik:

ako su preblizu, istopili bi se
od količine emitovane energije.

Ako su predaleko, mogli bi da sakupe
samo deliće raspoložive energije

i postoji mogućnost da bi ih ometale
zvezde koje kruže oko crne rupe.

Najverovatnije bi bile potrebne ogromne
količine izuzetno reflektujuće materije

kao što je hematit, da bi se
ceo sistem sproveo u delo -

zajedno sa nekoliko rasturenih planeta
kako bi se napravilo mnoštvo robota.

Jednom napravljen, Dajsonov prsten
bio bi remek-delo tehnologije,

opskrbljavajući civilizaciju
raširenu na sve strane galaksije.

Sve ovo se možda čini kao puko nagađanje.

Međutim, i dan danas,
u trenutnoj energetskoj krizi,

suočavamo se sa ograničenim
resursima naše planete.

Novi načini proizvodnje održive energije
uvek će biti potrebni,

posebno kako čovečanstvo
sve više radi na opstanku

i tehnološkom napretku ljudske vrste.

Možda tamo negde već postoji civilizacija

koja je pokorila astronomske divove.

Možda to možemo da primetimo

tako što povremeno uočimo svetlo
crne rupe koje se prigušilo

dok delovi Dajsonovog prstena
prolaze između nas i njih.

Ili su pak te neverovatne strukture
osuđene da ostanu u domenu teorije.

Samo će vreme, i naša domišljatost
u polju nauke, pokazati.